典型大气污染源FTIR监测技术及应用.pdf

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1、中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所典型大气污染源FTIR监测技术及应用李相贤研究员、硕士生导师手机：15056921559邮箱：地址：合肥科学岛大 气 污 染 和 温 室 气 体 监 测 技 术 与 装 备 国 家 工 程 研 究 中 心国 家 环 境 保 护 环 境 光 学 监 测 技 术 重 点 实 验 室国家环境光学监测仪器工程研究中心中国科学院环境光学与技术重点实验室报告提纲2固定污染源在线监测技术应用傅里叶变换红外光谱技术研究13移动污染源在线监测技术应用认识下FTIR技术700-1300cm-11900-2200cm-12500-3200cm-1波段宽波段宽多组分同

2、时测量多组分同时测量高灵敏度高灵敏度测量精度高测量精度高机械简单机械简单长期免维护运行长期免维护运行光路结构灵活光路结构灵活大范围遥感大范围遥感500100015002000250030003500400045000510152025Single BeamWavenumber(cm-1)傅里叶变换红外光谱技术被称为“分析领域的小巨人”关键核心是技术突破研发多类型干涉仪核心部件攻克干涉仪设计关键“卡脖子”难题，建立红外光谱数据库，打破国外垄断RABCDEFGHVCM2()1 sin21 sin2 2Rsin sin OPDACCHHGEFBDBF双平面镜摆动干涉仪建立600种组分的标准光谱数据库

3、国际上公开的光谱数据库只有哈佛大学的HITRAN数据库，但公开组分只有45种。双角镜摆动干涉仪0.018cm-1实测光谱0.02cm-1高分辨率红外干涉仪参编国家标准光谱信噪比增强方法难题：难题：转动式干涉仪的非线性摆动限制了信噪比的提升2()1 sin21 sin2 2sinsinOPDACCHHGEFBDBFR4sin(/4)OPDVRt?难题反馈信息精准获取方法20()exp()exp2wzzjw zL20()expexp2wnn z Ljn z22|(,)|(,)(,)riWT a bWTa bWTa b(,)arctan(,)/(,)ira bWT a bWT a b2 hzpzN基

4、于小波变换的扫描起点定位：提高扫描起点检测精度fc=Nf基于等效时钟法的速度获取，CMAC-PID动态控制电路带时变扰动的CMAC-PID控制信噪比12617:1，优于国际先进05000100001500012345国际知名机构交流使用该算法光谱信噪比显著提升针对非线性控制难题，创新提出反馈信息精准获取方法，光谱信噪比显著提升光谱分辨率增强方法难题：难题：仅从硬件结构上提高光谱分辨率会给干涉仪的体积体积和稳定性稳定性带来巨大挑战难题分辨率光程差分辨率矛盾光程差()()()cos2DB vIx T xvxdx1,|()rect0,|2xLxT xxLL()rectcos222sin(2)22si

5、nc(2)2xxt vvdvLLvLLLvLvB?t?2 sin?2?L?2?L?基于线性预测的光谱分辨率增强方法21()()kpjf nkkI na ew n1()()pkki pnI pnk c11()(0)(1)(1)(1)(1)(2)()(1)(1)()(2)ppcI pIII pcI pIII pcI NI NpI NpI N通过对低分辨率干涉信号进行无误差外推，有效提升光谱分辨率。光谱分辨率显著增强能够有效分离交叉组分和准确识别低浓度组分2EM11S()S()ENE=0.28%与IFS125实测0.2cm-1光谱比对德国科学家高度评价该方法创新提出基于线性预测的光谱分辨率增强方法，

6、光谱分辨率显著提升傅里叶变换红外光谱监测技术体系创建有毒有害气体高温光谱测量数据库 数据库覆盖了600多种气体成分及VOC组分的红外光谱定量数据；适合FTIR在不同测量条件和参数（光谱分辨率、视场角、切趾函数）下进行定量分析,并实现对测量组份的温度和气压修正；基于FTIR技术的硬件系统有效克服仪器状态变化导致的测量误差；抗干扰性好，对多组分混叠条件下的多组分定量分析具有显著的效果。在阴雨天气可以正常使用多组分定量分析方法 工业园区有毒有害气体全方位监测技术系统 碳中和目标下的温室气体与碳同位素比值高精度检测系统 工业燃烧过程高温气体在线监测技术系统 国防和公共安全气体检测技术 半导体行业电子特